AP3766驅(qū)動電路課程設(shè)計報告

1、課 程 設(shè) 計 課程名稱 開關(guān)電源課程設(shè)計 題目名稱 _15wLED燈驅(qū)動電路_ 學(xué)生學(xué)院 信息工程_ 專業(yè)班級_應(yīng)用電子技術(shù)2 學(xué) 號3112002536 學(xué)生姓名 黃康烔 指導(dǎo)教師_李志忠_2014 年 12 月 30 日 目錄一、課題背景 .3 1.LED的發(fā)展 2.LED恒壓驅(qū)動的缺陷3.LED驅(qū)動芯片的發(fā)展4.LED驅(qū)動要求二、AP3766簡介與典型應(yīng)用分析41、AP3766簡介2、AP3766應(yīng)用原理分析三、重要參數(shù)計算.6 1、變壓器參數(shù) 2、電路參數(shù)四、變壓器的制作.12 1、參數(shù)計算 2、材料確認3、繞線4、包膠帶5、安裝CORE6、壓腳7、焊錫五、實測波形分析.14 1、開

2、關(guān)管三端波形以及分析 2、萬用表實測功率以及分析六、課程設(shè)計心得體會.16一、課題背景1、LED技術(shù)正在高速發(fā)展：隨著技術(shù)的發(fā)展， LED的功率在不斷提高與傳統(tǒng)的照明燈相比，超高亮LED具有壽命長、可靠耐用、維護費用極為低的特點。目前的LED高效率現(xiàn)在已經(jīng)可以達到201m/w以上。由于LED響應(yīng)速度快(ns級)，如在汽車上安裝高位LED剎車燈，可以減少汽車追尾事故的發(fā)生。2、采用恒壓源驅(qū)動LED有缺陷，高亮LED常采用恒流源驅(qū)動：LED業(yè)界有人發(fā)現(xiàn)，采用恒壓源驅(qū)動不能保證LED亮度的一致性，并且影響LED的可靠性、壽命和光衰。因此，超高亮LED通常采用恒流源驅(qū)動。恒流電源可消除正向電壓變化所導(dǎo)

3、致的電流變化。3、高亮LED驅(qū)動芯片的發(fā)展根據(jù)高亮度LED大功率恒流驅(qū)動的特點，很多公司都推出了高亮度LED的專用驅(qū)動控制芯片，這些生產(chǎn)LED驅(qū)動IC的廠商包括Melexis、lnfinton(英飛凌)、Lienear Technology(凌力爾特)、Supenex Inc、Analog Devices(ADI)、通嘉科技(Leadtrend)、安茂微電子(AME)，華潤矽威等等。4、LED驅(qū)動電源的具體要求 LED是低壓發(fā)光器件，具有長壽命，高光效，安全環(huán)保，方便使用等優(yōu)點。對于交流市電輸入電源驅(qū)動，隔離輸出是基于安全規(guī)范的要求。LED驅(qū)動電源的效率越高，則越能發(fā)揮LED高光效，節(jié)能的優(yōu)勢

4、。同時高開關(guān)工作頻率，高效率使得整個LED驅(qū)動電源容易安裝在設(shè)計緊湊的LED燈具中。高恒流精度保證了大批量使用LED照明時的亮度和光色一致性。IEC國際電工委員會對照明燈具提出了明確的諧波要求，即IEC61000-3-2標準。同時，最新的能源之星（Energy Star）標準提出對于大于5W的LED照明產(chǎn)品，要求功率因數(shù)指標，即PF，必須大于0.7。 BCD半導(dǎo)體制造有限公司(簡稱BCD Semi)專注于電源管理集成電路產(chǎn)品的設(shè)計研發(fā)、工藝制造和銷售。針對LED驅(qū)動電源的特殊要求，BCD公司推出了一系列高性價比的覆蓋中小功率應(yīng)用解決方案。我們根據(jù)老師提出的課程設(shè)計要求采用了BCD公司最新推出的

5、LED專用驅(qū)動控制芯片AP3766來制作一個小功率LED驅(qū)動（15W）。二、AP3766簡介與典型應(yīng)用分析1、AP3766簡介 AP3766是BCD公司最新推出的LED專用驅(qū)動控制芯片，采用原邊調(diào)整控制(PSR)技術(shù)實現(xiàn)高精度的恒壓/恒流(CV/CC)輸出，省去了副邊光耦及恒壓恒流控制電路，也不需要環(huán)路補償電路實現(xiàn)了電路的穩(wěn)定控制，并且采用SOT-23-6 小體積封裝，顯著縮小系統(tǒng)體積，降低了系統(tǒng)成本。AP3766具有“亞微安啟動電流”專利技術(shù)，降低了系統(tǒng)功耗，提升了效率。能夠使得效率大于80%，空載功耗小于30mW。 AP3766內(nèi)置外部元件溫度變化補償及恒流CC收緊技術(shù)實現(xiàn)垂直的CC特性，

6、保證了量產(chǎn)情況下±5的輸出恒流精度。同時，AP3766內(nèi)置軟啟動，過壓保護，短路保護功能，提高了系統(tǒng)可靠性。 2、AP3766應(yīng)用原理分析圖一 圖一為AP3766應(yīng)用LED驅(qū)動電路原理圖。我們可以將電路分為幾個部分分析。整流電路：如圖所示為整流電路，四個二極管為整流橋，在此我們選用集成整流器件。C1的作用為整流后波形的濾波作用。NTC1為功率型熱敏電阻，常串聯(lián)在交流電路中起電流保險作用。為了避免電子電路中在開機瞬間產(chǎn)生的浪涌電流，并且在浪涌電流作用后，NTC發(fā)熱，且由于電流的持續(xù)作用，NTC電阻阻值下降到非常小的程度，消耗功率忽略不計。反激式開關(guān)電源電路：如圖所示，為反激式開關(guān)電源電

7、路，功能是完成隔離輸出和變壓功能，其開關(guān)管Q1的工作由驅(qū)動AP3766來控制。反激變換部分： 如圖所示、 當開關(guān)管關(guān)斷時，原邊繞組電感電流不能突變，原有的過電流由R10,C3,D3所構(gòu)成的回路吸收。屬于緩沖電路。C4,R13所組成的電路也屬于緩沖電路。 開關(guān)管開通的時候T1變壓器充電，負載電流由C5提供，開關(guān)管關(guān)斷的時候T1變壓器放電，為C5充電和負載供電。AP3766工作外圍電路供電部分：R3、R4為啟動電阻，上電后，交流電整流后經(jīng)過R3、R4對C2充電，使得C2端達到典型啟動電壓18V，AP3766啟動。啟動后Q1所需的驅(qū)動電流和AP3766的工作電壓電流由輔助繞組，R7、D2、所構(gòu)成的的

8、供電回路提供。最低工作電壓典型值為9V。此時，R5,C2，R7具有RC緩沖電路作用，消除電壓尖峰。AP3766工作外圍電路功能部分：根據(jù)芯片手冊說明：CS的典型反饋電壓閾值為0.51VFB的典型反饋電壓閾值為3.83V輔助繞組電壓經(jīng)過電阻R11R12分壓，連接到芯片的FB腳，作為輸出電壓的檢測和開路保護電路。R8R9為開關(guān)Q1的電流檢測電阻，經(jīng)過R1后連接到芯片的CS腳，即電流采樣腳芯片OUT1腳用來驅(qū)動Q1的開通和關(guān)斷為此我們通過設(shè)定一個需要輸出的電壓值，電流值，以及AP3766的輔助繞組供電電壓，來設(shè)置電路參數(shù)，使?jié)M足，CS檢測電壓為0.51V，F(xiàn)B檢測電壓為3.83V。那么當負載變化，電

9、流電壓發(fā)生變化時，AP3766根據(jù)CS,FB這兩點采集數(shù)據(jù)的偏差值，會自動調(diào)整Q1的開關(guān)頻率PFM，改變原邊電流，從而影響副邊功率輸出，實現(xiàn)副邊的恒壓恒流輸出。對于AP3766的調(diào)頻控制（PFM）：PFM（脈沖頻率調(diào)制）是一種脈沖調(diào)制技術(shù)，調(diào)制信號的頻率隨輸入信號幅值而變化，其占空比不變。PFM的特點是控制脈沖的頻率可變。控制器中的兩個單穩(wěn)態(tài)電路確定了TON (最大導(dǎo)通時間)和TOFF (最小關(guān)閉時間)。TON單穩(wěn)態(tài)電路觸發(fā)第二個單穩(wěn)態(tài)電路TOFF。只要電壓環(huán)路的比較器檢測到VOUT跌落到穩(wěn)壓范圍以下，將觸發(fā)TON單穩(wěn)態(tài)電路。導(dǎo)通脈沖的最大值固定，如果峰值電流環(huán)路檢測到達到電感電流門限的數(shù)值，

10、則可縮短該脈沖時間。三、重要參數(shù)計算輸入指標： 最大輸入紋波電壓為10%15%：設(shè)定輸出電壓： 設(shè)定輸出電流： 三極管頻率： 總輸出功率： 轉(zhuǎn)換效率： 輸入功率： 變壓器電流紋波率： 死區(qū)比例： 工作比例： 最大占空比max: 開關(guān)管電流： 二極管電流： RCD緩沖電路： 開關(guān)管最大電壓： 二極管最大電壓： 輸入電流等于開關(guān)管電流，輸出電流等于二極管電流。充電比例Dch一般為0.150.25： 取Dch=0.2輸入濾波電容： 輸出濾波電容： 反饋回路參數(shù)設(shè)計：反饋電阻： R3=2MR4=1MR2=4.7MR4=15KR89=0.5 R8=0.5 R9不接 R11=5.1K R12=15K變壓器

11、參數(shù)設(shè)計及制作：變壓器匝比：主：輔：變壓器原邊電流： 平均最大： 平均最?。悍逯惦娏鳎鹤儔浩鞲边呺娏鳎鹤儔浩髟呺姼校?磁心： EE28： 匝數(shù)修正： 所需股數(shù)： 四、變壓器的制作1.計算參數(shù)包括磁芯的選取，導(dǎo)線規(guī)格，線徑，所需匝數(shù)，股數(shù)2.材料確認包括線架，磁芯（EE28），漆包線，電氣膠帶的選取和購買3.繞線繞線方式：1.緊密的線與線間沒有空隙.整齊的繞線2.結(jié)束端回線前須貼一塊橫越膠布作隔離。3.每組線圈的繞線方向都必須一致（統(tǒng)一順時針或者逆時針，統(tǒng)一以同名端或者非同名端入口方向為標準） 4.輔邊繞組要繞在最外層，因為為2股導(dǎo)線，電流大，在里面不易散熱4.組裝CORE組裝磁芯，同時測量原

12、邊繞線線圈電感值，通常偏大，可以通過向磁芯添加紙片，墊高間隙來減小電感使實際參數(shù)接近理論值，還有必須用膠布綁緊。5.包膠帶6.壓腳 銅線在貼腳跟前要用火燒一下或刮一下，除掉附在上面的漆，使其與管腳導(dǎo)通，銅線須緊貼腳根,預(yù)計焊錫后高度不會超過墩點; 不可留線頭,不可壓傷腳,不可壓斷銅線,不能損壞模型. 7.焊錫五、實測波形分析圖一：（如下）為三極管C極對地電壓波形圖二（如下）為OUT輸出驅(qū)動波形（B極） 平均值： CH2 4.8V頻率： CH2 28.76kHz占空比: CH2 55.54%波形分析： OUT端驅(qū)動三級管開通和關(guān)斷，當OUT端口輸出高電平時，三極管導(dǎo)通，管壓降幾乎為零，由于R5電

13、阻很小，所以分得的電壓很低。如圖所示CH1/CH2形成占空比倒轉(zhuǎn)的兩個近似方波的波形。由于三極管關(guān)斷時，C極電壓超出400V，超過數(shù)字示波器量程，所以未能顯示出具體數(shù)值。（使用調(diào)壓器從零逐步加大輸入電壓，可以觀察到開關(guān)管導(dǎo)通時C極電壓確實到350V以上，直到超出示波器量程）圖三：為三極管E極對地電壓波形CH2（圖上）為OUT輸出驅(qū)動波形（B極） 平均值： CH2 1.5V頻率： CH2 24.83kHz占空比： CH2 35.88%波形分析：如圖所示，上端波形為OUT驅(qū)動波形，下端為三極管E極的對地電壓波形。開關(guān)管導(dǎo)通后，由于電感電流不能突變，電流由零開始增長，電流通過電阻R5轉(zhuǎn)換為電壓值，因

14、此CH2形成三角波波形。圖四（如下下）為副邊輸出電壓波形CH2（圖上）為輸出驅(qū)動波形（ 平均值： CH2 47.8V硬件調(diào)試：通過理論計算的電路參數(shù)值設(shè)計的電路，輸出電壓為47.8V，符合理論值。但電流輸出僅有50mA，而在調(diào)節(jié)R8，R9的值的時候，發(fā)現(xiàn)對電流輸出影響不大，且遠低于理論值。后來我們通過調(diào)節(jié)R11阻值，減小電壓反饋FB，AP3766實現(xiàn)脈寬調(diào)頻，改變開關(guān)占空比，增大Q1導(dǎo)通時間來提升副邊輸出功率。六、課程設(shè)計心得體會通過這次開關(guān)電源設(shè)計，在變壓器的制作時候，沒想到身邊最平常不過的一個變壓器的制作還要那么多的步驟，器件的選取方面，線圈的匝數(shù)比，根據(jù)通過電流和線徑算出合適的股數(shù)，以及

15、根據(jù)最大電壓選取開關(guān)管，濾波電容的容值，這些都是可以通過具體的計算得到的。還有在繞線圈的時候真的要很嚴格按照老師的要求和步驟，要不然就會出現(xiàn)后來調(diào)試的時候有變壓器有很大的噪聲或電感不夠等現(xiàn)象發(fā)生。 當時由于第一個測，將示波器的地跟整流橋共地了，炸了整流橋，將問題解決后，再測發(fā)現(xiàn)LED燈一閃一閃的，穩(wěn)定電壓只有38V，當電壓達到峰值電壓，就亮。無論如何改R11,R12都無法滿足要求。想了一下，輸出繞了38匝，就有差不多38V左右，后來重繞輸出端的繞線繞了48匝。重新測，還是一閃一閃，后來檢查電路，原來是R7無窮大了。后來換了電阻，又測亮了，可惜只有一會，燈滅了，之后耐壓35V的濾波電容爆了。后來知道是同學(xué)買了發(fā)光二級管了，額定電流很低的。因為沒了負載，48V的電壓全部加到電容，所以濾波電容爆。后來干脆買一個耐壓大一點的電容換上就好了。這次具體電路參數(shù)計算都依賴于老師